一种高韧性耐寒填充母料及其制备方法技术

一种高韧性耐寒填充母料及其制备方法，属于聚合物加工领域。该填充母料包括聚乙烯、聚丙烯、遥爪聚烯烃单醇混合物、白炭黑、重质碳酸钙、硅油、聚乙烯蜡，硅酮粉和芥酸酰胺，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物由端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯组成，填充母料以硅油处理的白炭黑和重质碳酸钙为填料，在硅油、硅酮粉、芥酸酰胺和聚乙烯蜡的协同作用下，制得具有一定耐寒性能且拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和缺口冲击强度显著提升的填充母料。

High toughness and cold resistant filling master batch and preparation method thereof

The invention relates to a high toughness and cold resistant filling master batch and a preparation method thereof, belonging to the field of polymer processing. The filling masterbatch including polyethylene, polypropylene, telechelic polyolefin single alcohol mixture, silica, calcium carbonate, silicone oil, polyethylene wax, silicone powder and erucic acid amide, wherein the telechelic polyolefin single alcohol mixture by hydroxyl terminated polybutadiene and hydroxyl terminated polyisoprene composition, filler masterbatch with a silicone modified silica and heavy calcium carbonate as filler in silicone oil, silicone powder, synergistic effect of erucic acid amide and polyethylene wax, prepared filling masterbatch has certain cold resistance and tensile strength, elongation, flexural strength and notched impact strength significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性耐寒填充母料及其制备方法
一种高韧性耐寒填充母料及其制备方法，属于聚合物加工领域。
技术介绍
填充母料一种新型填料，具有分散性好、与树脂结合力强、添加量高、使用方便等特点，其在塑料加工行业应用广泛，填充母料中的主要填充剂为碳酸钙类无机化工填料，其具有无毒、资源丰富、价格低廉等优点，提高了复合材料的强度和韧性的同时，降低了复合材料的成本。但填充母料低温时普遍具有成型收缩率大、脆性高、缺口冲击强度低的缺点，这大大限制了填充母料的推广和应用。在填充母料制备过程中，常采用添加耐寒增塑剂的方法来改善其耐寒性能，常用耐寒增塑剂有酰胺类、二羧酸盐类和稀土类聚丙烯β晶型成核剂，添加耐寒增塑剂可以提高填充母粒的耐寒性能，但添加增塑剂的制品一般韧性较差，无法使韧性和耐寒性能同时得到改善。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高韧性且耐寒性能良好的填充母料及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该高韧性耐寒填充母料包括以下重量份原料：聚乙烯2-8份、聚丙烯5-15份、遥爪聚烯烃单醇混合物0.5-3份、白炭黑10-15份、重质碳酸钙60-75份、硅油1-3份、聚乙烯蜡1-3份、硅酮粉0.01-0.5份和芥酸酰胺0.01-0.1份，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物为端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯任意比例混合物。优选的，高韧性耐寒填充母料包括以下重量份原料：聚乙烯2-8份、聚丙烯5-15份、单遥爪聚烯烃混合物1-3份、白炭黑11-14份、重质碳酸钙65-75份、硅油1.5-3份、聚乙烯蜡1.5-3份、硅酮粉0.01-0.3份和芥酸酰胺0.01-0.08份，其中，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物为端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯任意比例混合物。优选的，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯，密度为0.926-0.940g/cm3，熔融指数为1-10g/10min。优选的，所述聚丙烯为无规聚丙烯。所述端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯重量比为1：1-2.5。还包括癸二酸二异辛酯0.1-1份。还包括乙烯-辛烯共聚物1-3份。优选的，所述白炭黑和重质碳酸钙的粒径为800-1000目。高韧性耐寒填充母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将白炭黑和重质碳酸钙混合均匀，并在80-100℃下干燥3-5h；2）将硅油加入到步骤1）所得混合物中，搅拌混合均匀，备用；3）将聚乙烯、聚丙烯、单遥爪聚烯烃混合物和聚乙烯蜡混合，搅拌30-60min，控制温度为50-70℃，得载体树脂；4）将硅油、白炭黑和重质碳酸钙的混合物加入步骤3）得载体树脂中，加入硅酮粉和芥酸酰胺，搅拌均匀；5）将步骤4）得混合物喂入双螺杆挤出机中塑化、挤出、造粒，得高韧性耐寒填充母料。步骤5）所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100-130rpm，各区温度为一区温度120-150℃，二区120-150℃，三区150-190℃，四区160-200℃，五区200-220℃。对本专利技术的说明如下：本专利技术的载体树脂由聚乙烯、聚丙烯和遥爪聚烯烃单醇混合物组成，遥爪聚烯烃单醇分子一端带有反应性官能团羟基，其与聚乙烯和聚丙烯混合后发生链交叉反应，使得载体树脂具有稳定的结构和一定的熔融流动性，优选的端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯作用较显著，其与线性聚乙烯和无规聚丙烯协同作用使得载体树脂的性质得到进一步提升，通过控制其各组分的用量，和聚合温度，可以有效控制载体树脂的熔融指数；在遥爪聚烯烃单醇的作用下乙烯-辛烯共聚物可以显著提高载体树脂的熔融指数，改善载体的流动性；同时，遥爪聚烯烃单醇与聚乙烯蜡、硅酮粉和芥酸酰胺的相互作用使得无机填料和载体树脂之间发生反应，提高了填料的分散性能。遥爪聚烯烃单醇具有耐低温性能，与聚乙烯和聚丙烯的协同作用使得载体树脂的耐寒性能得到有效改善，另外，癸二酸二异辛酯作为耐寒增塑剂，其与遥爪聚烯烃单醇相互作用可以明显提高其耐寒性能，微量的耐寒增塑剂即可产生显著的效果，避免了耐寒增塑剂的添加对填充母料的韧性产生的影响。另外，在填充母料的制备过程中，选用白炭黑作为补充填料，与重质碳酸钙结合作用，并用硅油对白炭黑和重质碳酸钙进行预处理，使其充分混合均匀，硅油分子包裹在白炭黑和重质碳酸钙表面，形成一层光滑致密的润滑层，降低摩擦系数和表面张力，减少了因聚合物熔体与加工机械表面的外摩擦；白炭黑比表面积大，表面吸附力强，经硅油处理后，分散性能明显改善；同时，硅油的加入也改善了熔体的流动性。聚乙烯蜡作为分散剂可以改善填料在载体中的分散性能，但由于白炭黑和重质碳酸钙与载体树脂的结构差异，使得二者的界面结合力很差，而硅酮粉分子间的作用力较强，其一端与无机物结合，另一端与高分子结合，在界面起到承上启下的作用，一边拉住无机物一边融合高分子，比偶联剂单纯的改善界面极性强度要高很多。芥酸酰胺具有较高的熔点和良好的热稳定性，较好的外润滑作用和抗粘连性，由于硅酮粉和芥酸酰胺的协同作用使得白炭黑和重质碳酸钙与载体树脂的结合力增强，从而使白炭黑和重质碳酸钙可以在基材中均匀分散；同时硅酮粉还可以与基材中的高分子结构相结合，改善复合材料的力学性能。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1、本专利技术的载体树脂熔融流动性较高，载体树脂能够与基材充分接触并熔融混合均匀，使得载体树脂中分散的无机填料可以在基材中分散均匀；在填充母料的制备过程中，选用白炭黑作为补充填料，与重质碳酸钙结合作用，并用硅油对白炭黑和重质碳酸钙进行预处理，改善了熔体的流动性，同时，结合硅酮粉和芥酸酰胺的作用，提高了填料在基材中分散性，也有助于提高制品的性能。以均聚PP树脂制得的复合材料各项力学性能优于以HDPE树脂作为基材制得的复合材料，抗拉强度达到40-45.6MPa，断裂伸长率为370-389%，弯曲强度为48.1-56.8MPa，缺口冲击强度为20.2-23.5KJ/m2。2、利用本专利技术制备的填充母料制备的复合材料具有一定的耐寒性，制得的复合材料试样在低温环境中，各项力学性能下降缓慢，在-5℃的环境中，各项力学性能无变化，在-20℃的环境中各项力学性能保留率均在95%以上，拉伸强度达保留率到98.5%，弯曲强度保留率达到98.2%。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，实施例1为最佳实施例。实施例1填充母料包括以下原料：聚乙烯6.5g、无规聚丙烯11g、单遥爪聚烯烃混合物2g、白炭黑12g、重质碳酸钙72g、硅油2g、聚乙烯蜡1.5g、硅酮粉0.1g、芥酸酰胺0.05g、癸二酸二异辛酯0.5g和乙烯-辛烯共聚物2.5g，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物由端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯组成，羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯重量比为1：2，聚乙烯为线性聚乙烯，密度为0.93-0.940g/cm3，熔融指数为5-7g/10min。填充母料的制备：1）将白炭黑和重质碳酸钙混合均匀，并在80-100℃下干燥4h；2）将硅油加入到步骤1）所得混合物中，搅拌混合均匀，备用；3）将聚乙烯、聚丙烯、单遥爪聚烯烃混合物和聚乙烯蜡混合，搅拌40min，控制温度为55℃，得载体树脂；4）将硅油、白炭黑和重质碳酸钙的混合物加入步骤3）得载体树脂中，加入硅酮粉和芥酸酰胺，搅拌均匀；5）将步骤4）得混合物喂入双螺杆挤出机中塑化、挤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性耐寒填充母料，其特征在于：包括以下重量份原料：聚乙烯2‑8份、聚丙烯5‑15份、遥爪聚烯烃单醇混合物0.5‑3份、白炭黑10‑15份、重质碳酸钙60‑75份、硅油1‑3份、聚乙烯蜡1‑3份、硅酮粉0.01‑0.5份和芥酸酰胺0.01‑0.1份，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物为端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯任意比例混合物。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性耐寒填充母料，其特征在于：包括以下重量份原料：聚乙烯2-8份、聚丙烯5-15份、遥爪聚烯烃单醇混合物0.5-3份、白炭黑10-15份、重质碳酸钙60-75份、硅油1-3份、聚乙烯蜡1-3份、硅酮粉0.01-0.5份和芥酸酰胺0.01-0.1份，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物为端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯任意比例混合物。2.根据权利要求1所述的高韧性耐寒填充母料，其特征在于：包括以下重量份原料：聚乙烯2-8份、聚丙烯5-15份、单遥爪聚烯烃混合物1-3份、白炭黑11-14份、重质碳酸钙65-75份、硅油1.5-3份、聚乙烯蜡1.5-3份、硅酮粉0.01-0.3份和芥酸酰胺0.01-0.08份，其中，其中所述遥爪聚烯烃单醇混合物为端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯任意比例混合物。3.根据权利要求1或2所述的高韧性耐寒填充母料，其特征在于：所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯，密度为0.926-0.940g/cm3，熔融指数为1-10g/10min。4.根据权利要求1或2所述的高韧性耐寒填充母料，其特征在于：所述聚丙烯为无规聚丙烯。5.根据权利要求1或2所述的高韧性耐寒填充母料，其特征在于：所述端羟基聚丁二烯和端羟基聚戊二烯重量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐年宝，王玉东，王登宝，任玉英，刘海龙，
申请(专利权)人：淄博华冠高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37